JPH11298892A - 符号化画像の復号装置及び画像表示装置 - Google Patents

符号化画像の復号装置及び画像表示装置

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JPH11298892A
JPH11298892A JP10079298A JP10079298A JPH11298892A JP H11298892 A JPH11298892 A JP H11298892A JP 10079298 A JP10079298 A JP 10079298A JP 10079298 A JP10079298 A JP 10079298A JP H11298892 A JPH11298892 A JP H11298892A
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image
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memory
reduction
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JP10079298A
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Ryosuke Totani
亮介 戸谷
Hironori Komi
弘典 小味
Masuo Oku
万寿男 奥
Shinobu Torigoe
忍 鳥越
Chikashi Tanaka
史 田中
Masaaki Hisanaga
正明 久永
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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    • H04N19/42—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by implementation details or hardware specially adapted for video compression or decompression, e.g. dedicated software implementation
    • H04N19/423—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by implementation details or hardware specially adapted for video compression or decompression, e.g. dedicated software implementation characterised by memory arrangements
    • H04N19/426—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by implementation details or hardware specially adapted for video compression or decompression, e.g. dedicated software implementation characterised by memory arrangements using memory downsizing methods
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Abstract

(57)【要約】 【課題】MPEG2の復号装置、特に高精細画像の復号装置
に要する外部メモリ容量を低減する。 【解決手段】外部メモリの容量、入力符号化画像及び表
示装置の解像度に基づいて、復号画像の縮小及び拡大倍
率を決定し、その倍率に従って復号画像に解像度縮小処
理を施したあと外部メモリに格納し、外部メモリから読
み出した後に解像度拡大処理を行ってから参照画像及び
表示画像として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、 MPEG2規格など、
高効率符号化手法に基づいて符号化された画像データを
復号する符号化画像の復号装置及び同装置を搭載した画
像表示装置に関し、特に高精細画像の符号化データの復
号装置及び表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像データの伝送及び記録技術は、人間
の情報活動の中でも大きな比重を占める技術である。近
年、これらの技術として、画像データをディジタル化
し、時間的・空間的冗長性などを除去してデータを圧縮
符号化する高能率符号化技術が用いられるようになり、
伝送あるいは記録に要するコストを低減することが図ら
れている。このような符号化技術の一つとして、ISO/SC
29/WG11で標準化されたMPEG2方式(ISO/IEC 13818-2)が
知られている。MPEG2は各種ディジタル衛星放送の高能
率符号化方式として、また大容量記録メディアであるDV
D-ROMあるいはDVD-RAMへ画像データを記録するための符
号化方式として採用されており、21世紀初頭のディジタ
ル画像伝送・記録のための高能率符号化技術の主流とな
りつつある。
【０００３】MPEG2方式に基づく画像符号化では、画像
データはフレームと呼ばれる画像単位で処理される。一
般に画像データは複数の静止画像を連続的に表示するこ
とで構成されており、MPEGではこの静止画一枚を1フレ
ームとして扱うのが一般的である。フレームには3種類
あり、他のフレームを参照画として用いず、そのフレー
ム内の空間的冗長性のみを除去して符号化されるIフレ
ーム(Intra Frame)、表示順において過去にあるフレー
ムを参照して予測値を導き、これを利用して空間的・時
間的冗長性を除去して符号化するPフレーム(Predictive
Frame)、そして表示順において過去にあたるフレーム
と未来にあたるフレームを参照して予測値を導き、これ
を利用して空間的・時間的冗長性を除去して符号化する
Bフレーム(Bidirectional Frame)が存在する。Bフレー
ムを符号化する際には、このBフレームを符号化する時
点で過去のフレームによる参照フレームと未来のフレー
ムによる参照フレームの両方が存在することが求められ
るため、参照フレームとなる過去のフレームと未来のフ
レームがBフレームに先立って符号化され、符号化デー
タ列中に配置される。
【０００４】上記手法で符号化されたデータの復号・表
示装置では、送られてきた符号化画像データは符号化さ
れた順番で復号される。この時、Bフレームを符号化す
る際に参照フレームとして用いられた過去と未来のフレ
ームは、Bフレームを復号するためにも参照フレームと
して必要になるため、Bフレームに先だって過去と未来
の参照フレームが復号される。すなわち、過去のフレー
ム、未来のフレーム、その間のBフレーム、の順に復号
される。しかしながら、これらのフレームは復号後、過
去のフレーム、Bフレーム、未来のフレーム、の順で表
示される必要がある。このため、復号後のフレームの並
べ替えが必要であり、このために復号画像は一旦メモリ
に格納される。
【０００５】復号画像データをメモリに格納する際、I
フレーム及びPフレームの復号画像データは、表示順で
この両フレームの間に存在するBフレームを復号するた
めの参照フレームとして用いる必要があるため、該当B
フレームの復号が終了するまで必ず2フレーム分の画像
データをメモリ内に保持しておく必要がある。更に、画
像データは1フレームを単位として符号化されているた
め、現行のテレビジョン信号のように、1フレームがイ
ンタレースした2つのフィールドから構成されている場
合、復号されたフレームの画像データはフィールドデー
タに変換されなければならない。従って、復号されたB
フレームについても、一旦メモリに格納される必要があ
る。
【０００６】図20にMPEG2方式による符号化画像放送の
受信・復号及び表示装置の一般的な構成を示す。1がMPE
G2の復号手段を有する復号器である。アンテナ31で受信
された放送電波はチューナ32でディジタル符号化データ
列に復元され、デマルチプレクサ33で任意のチャンネル
の符号化画像データが取り出され、復号器1へ入力され
る。入力された符号化画像データはまず可変長符号復号
器(VLD)3で可変長復号される。逆量子化器(IQ)4で逆量
子化された後、離散コサイン逆変換器(IDCT)5で離散コ
サイン逆変換処理を施され、加算器6で参照画像と加算
されて復号画像が得られる。得られた復号画像はデコー
ダ1の外部に接続されたメモリ2へ格納された後、表示用
画像としてディジタル-アナログ変換器(D/Aコンバー
タ、DAC)34へ送られ、D/A変換処理を受けて表示装置35
へ出力される。また、Iフレーム及びPフレームは動き補
償器(MC)9によって参照用画像として読み出され、加算
器6で他のフレームと加算される。これら各部の動作はC
PU36によって制御される。
【０００７】また、現在では、復号画像の格納などに用
いるメモリ手段は、図20のように復号器1の外部に接続
される形態が一般的である。
【０００８】上記のように、MPEG2符号化画像データの
復号・表示装置には、合計3フレームの入力画像を格納
するためのメモリ容量が必要である。特に、米国の地上
波ディジタル地上波や、日本の衛星(Broadcasting Sate
llite:BS)ディジタル放送などで採用が決定しているMPE
G2ハイレベル(HL)においては、最大で1920画素(水平)×
1080画素(垂直)×60Hzの解像度および画像表示周波数を
有する画像が規定されている。このHLに対応した復号装
置では、復号画像データを格納する領域だけで9MByte近
くの格納用メモリを必要とし、入力符号化画像の格納分
などを合わせると12MByte程度のメモリを必要とする。
【０００９】また、現在の復号・表示装置では、復号・
表示機能以外にも、装置を特徴づけるための付加的なア
プリケーション機能を有することが主流となっている。
これら付加的なアプリケーションの例として、ピクチャ
ーインピクチャー機能、オンスクリーンディスプレイ機
能、レターボックス機能について説明する。
【００１０】ピクチャーインピクチャー(PinP)機能は、
2つの異なる入力画像を一つの表示装置に同時に出力す
るための技術である。PinP機能の概略を図21に示す。2
つの入力画像のうち、一方の入力画像のサイズを縮小
し、他方の一部分に挿入して表示装置に出力することに
より、一つの表示装置で同時に2つの画像を表示するこ
とを可能にする。この機能により、ユーザはディジタル
放送による映像と従来の地上波放送やビデオデッキなど
からの副入力映像を同時に見るなどの利用法が可能にな
る。PinP機能の応用の一例として、図22のように、2つ
の入力画像を並べて表示装置に出力する手法も用いられ
る。
【００１１】オンスクリーンディスプレイ(OSD)機能
は、復号画像に付帯情報を上書きして出力するための技
術である。OSD機能の概略を図23に示す。放送番組に付
帯して送信されてくる番組案内や字幕、表示している番
組のチャンネルや音量などを復号画像に上書きし、同時
に表示装置に出力する。
【００１２】レターボックス(LB)機能は、図24に概略を
示すとおり、入力画像の縦横サイズ比(アスペクト比)が
16:9であり、表示装置のアスペクト比が4:3である時
に、入力画像に解像度縮小処理を施して表示装置に出力
する機能である。アスペクト比16:9の入力画像をそのま
まアスペクト比4:3の表示装置に表示すると、スクイー
ズ画像と呼ばれる、画像の横方向のみ縮小された画像に
なってしまうが、入力画像にLB処理を施すことにより、
スクイーズを起こさない画像を表示することが可能にな
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】MPEG2画像の復号器は
前述のように、復号処理のために大容量の外部メモリを
必要とする。また、PinPやOSD、LBなどのアプリケーシ
ョン機能の実現のためにも外部メモリを必要とする。Pi
nP機能では子画面と親画面のフレームレートを同期させ
るため、また子画面を親画面内の任意の位置に表示する
ために遅延させるため、子画面を格納するだけのメモリ
容量(子画面サイズが720画素×480画素の場合、約0.5MB
yte)が必要となる。OSD機能では表示装置の解像度と同
じだけのメモリ容量(1920画素×1080画素の場合、約3MB
yte)が必要になる。また、OSD機能では、画像2フレーム
分のメモリ容量を用い、一方を書き込み、一方を表示用
として切り替えて用いる場合もあり、この場合は表示画
像2枚分のメモリ容量が必要となる。LB機能では入力画
像を表示するために遅延させるため、表示相違の解像度
が720画素×480画素の解像度の場合、約0.12MByteのメ
モリ容量を要するが、実際にはメモリの取り扱いを容易
にするために、約0.5MByteのメモリ容量が使用される。
【００１４】このように、復号・表示装置が必要とする
メモリ容量は増加の一途をたどっており、復号・表示装
置全体のコストを押し上げる大きな要因となっている。
特に、表示装置が入力符号化画像に比べて低い解像度し
か持たない場合、復号・表示のために復号画像3フレー
ム分のメモリ容量を確保することは、復号・表示装置の
コストパフォーマンスを著しく下げることになる。
【００１５】また、復号画像の高解像度化、及びPinPや
OSDなどの機能の充実により、復号器とメモリとの間の1
秒あたりのデータ転送量(バンド幅)も増大している。例
えば、1920画素×1080画素の解像度で、毎秒30枚のフレ
ームレートの画像を復号するには、平均して約400MByte
/秒のバンド幅が必要である。また、720画素×480画素
のPinP子画面の実現には約30MByte/秒、1920画素×1080
画素のOSD機能の実現には約89MByte/秒のバンド幅を、7
20画素×480画素×30Hzの表示のためのLB機能の実現に
は約7.4MByte/秒のバンド幅を必要とする。しかしなが
ら、復号・表示装置の許容バンド幅は復号器の動作周波
数と復号器-外部メモリの間のデータバス幅に応じて一
意に決定され、この限界を超えると実時間内の復号・表
示処理が不可能になってしまう。
【００１６】本発明は、複数通りの外部メモリ容量及び
バンド幅限界値を有する復号装置の構成に、単一で対応
できる復号器の実現を目的とする。そのために、外部メ
モリ容量及びバンド幅限界値に基づき、符号化画像の復
号処理に要するメモリ容量及びバンド幅を低減する手法
を提案する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の符号化画像の復号手段は、符号化画像デー
タの復号化の段階で、復号画像の解像度を縮小有し、外
部メモリに解像度縮小後の復号データを格納する。ま
た、解像度を縮小された復号データを外部メモリから読
み出す場合には、読み出し後に解像度を縮小前の解像度
に復元するる。
【００１８】これらの解像度変換処理は、復号手段に接
続されている外部メモリの構成・容量、及びアプリケー
ション機能の動作状況に応じて変換倍率を変え、復号画
像の画質の劣化を抑えつつ外部メモリの容量及びバンド
幅を低減する。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は本発明による符号化画像の
復号装置の第一の実施形態を示すすブロック図である。
本実施形態は、入力をMPEG2符号化画像データ、出力をD
/Aコンバータへ送るデジタル復号画像とする。また復号
処理に要するメモリは復号器の外部に接続されており、
接続される外部メモリの構成は8MByte×2個=16MByteと8
MByte×1個=8MByteの2通りの構成を取り得るとする。
【００２０】本実施形態は、外部メモリの容量、入力符
号化画像及び表示装置の解像度に基づいて復号画像に対
し解像度縮小処理及び解像度拡大処理を施すことを特徴
とする。
【００２１】図１中の1は復号器、2は外部メモリ、3は
可変長復号器(VLD)、4は逆量子化器(IQ)、5は離散コサ
イン逆変換器(IDCT)、6は加算器、7はデータバス、8は
メモリI/F、9は動き補償回路(MC)、10は解像度縮小処理
部、11及び12は解像度拡大処理部、13は解像度変換制御
部、14は解像度変換部、36はCPUである。外部メモリ2
は、符号化画像データ格納領域(ESバッファ)21、参照画
像格納領域22及び23、Bフレーム格納領域24の各領域に
分割される。以下、この図１を用いて詳細に説明する。
【００２２】図1において、符号化画像データは復号器1
に入力される。そして、データバス7、メモリI/F8を介
して外部メモリ2へ転送され、符号化画像データ格納領
域(ESバッファ)21に格納される。ESバッファ21に格納さ
れた符号化画像データは再びメモリI/F8によって読み出
され、データバス7を介してVLD3に転送される。VLD3で
は符号化画像データを可変長復号し、復号で得られた離
散コサイン変換係数からなる画像データをIQ4へ入力す
る。また、符号化画像データから量子化係数や画像の解
像度、動きベクトルを抽出し、各々、IQ4、IDCT5及び解
像度変換制御部13、MC9にサイド情報として入力する。
【００２３】IQ4では、入力された離散コサイン変換係
数の画像データが量子化係数に基づいて逆量子化処理さ
れ、IDCT5に入力される。
【００２４】IDCT5では、画像データは逆コサイン変換
処理を施され、これにより動き補償前の画像データが得
られる。動き補償前の画像データは、後述の処理により
MC9により生成された動き補償用データと加算器6で加算
され、復号画像データが得られる。
【００２５】加算器6より得られた復号画像は、解像度
縮小処理部10へ入力される。解像度縮小処理部10は、解
像度変換制御部13より解像度縮小倍率の入力を受け、復
号画像の解像度を縮小した後、データバス7を介してメ
モリI/F8へ送る。メモリI/F8は解像度縮小処理部10から
送られた画像のうち、IフレームとPフレームは参照画像
格納領域22及び23へ、BフレームはBフレーム格納領域24
へ格納する。
【００２６】表示のために外部メモリ2から読み出され
た復号画像データは、メモリI/F8、データバス7を経由
し、解像度拡大処理部12へ送られる。解像度拡大処理部
12は解像度変換制御部13より解像度拡大倍率の入力を受
け、復号画像の解像度を拡大し、符号化画像が符号化さ
れる前の解像度の復元した後、解像度変換処理部14へ入
力する。
【００２７】解像度変換処理部14では、解像度拡大処理
部12から入力された復号画像に解像度変換処理を行う。
入力符号化画像の解像度は一般に一定ではなく、図2に
挙げるように、符号化画像の制作者の意図により様々な
解像度を取りうる。同様に、復号画像を表示する表示装
置についても、図2に挙げられる複数の解像度が考えら
れる。このため、復号画像の解像度を表示装置の解像度
に一致させる解像度変換処理を解像度変換処理部14で行
う。
【００２８】以上の処理を経て得られたディジタル復号
画像は、復号器の出力としてD/Aコンバータへ送られ
る。
【００２９】加算器6へ供給される動き補償用データ
は、以下のようにして生成される。
【００３０】MPEG2においては、画像データはマクロブ
ロック(MB)と呼ばれる単位に細分化され、MBごとに符号
化・復号化が行われる。4:2:0画像フォーマットの場
合、MBは16画素(水平)×16画素(垂直)の輝度データと8
×8の色差(Cb、Crの2成分)で構成される。
【００３１】IDCT5で得られた動き補償前の画像データ
は、サイド情報として最大で4つの動きベクトルを有し
ている。この動きベクトルはMC9に送られ、MC9は解像度
拡大処理部11に対し、参照画像22及び23内の動きベクト
ルに対応した位置にある輝度成分16×16、Cb成分8×8、
Cr成分8×8の参照データを読み出すよう指示する。解像
度拡大処理部11もまた、解像度縮小処理部10及び解像度
拡大処理部12と同様に、解像度変換制御部13による制御
を受けており、この制御に従って参照画像格納領域22及
び23から読み出した参照画像データに対し解像度拡大処
理を行い、動きベクトルによって指定された参照画像デ
ータを復元してMC9へ入力する。この結果、MC9は、最大
で4つのMB参照画像データ(輝度成分16×16、Cb成分8×
8、Cr成分8×8)を外部メモリ2から得る。これらのMB参
照画像データの平均を取り、得られた参照画像(輝度成
分16×16、Cb成分8×8、Cr成分8×8)を加算器6に入力す
る。
【００３２】解像度縮小処理部10において解像度縮小処
理を行った場合、復号画像の画質が劣化する。この劣化
を最小限にする解像度縮小処理部10の構成を図3に示
す。図３中の101は低域通過フィルタ(LPF)であり、この
LPFで解像度縮小処理の際に画質劣化を引き起こす折り
返し成分の要因となる高周波成分を除去した後、ダウン
サンプラ102で解像度を1/nに縮小する。 同様に、解像
度拡大処理部11及び12において解像度拡大処理を行った
場合にも、復号画像の画質は劣化する。
【００３３】この劣化を最小限にする解像度拡大処理部
11及び12の構成を図4に示す。図４中のアップサンプラ1
11において復号画像の解像度をn倍に拡大した後、LPF11
2によって画質劣化の要因となるイメージング成分を除
去される。
【００３４】解像度変換処理部14は解像度縮小処理機能
と解像度拡大処理機能の両方を有している。画質劣化を
最低限にする解像度変換処理部14のブロック図を図5に
示す。
【００３５】解像度縮小処理部10、解像度拡大処理部11
及び12、解像度変換処理部14を上記の構成にすることに
より、解像度変換処理の際の画質劣化を最小限にとどめ
ることが出来る。
【００３６】解像度変換制御部13の構成を図6に示す。
以下、この図６を用いて、解像度縮小処理部10、解像度
拡大処理部11および12に対する解像度変換制御部13の制
御方法について詳細に説明する。
【００３７】VLD3やCPU36は、入力画像及び表示装置の
解像度や外部メモリ2の容量を、図7に示す表に従って符
号化し解像度変換制御部13へ入力する。解像度変換制御
部13はアドレスデコーダ131において、入力されたこれ
らの符号からアドレスを生成する。例えば、入力符号化
画像の解像度が1920×1080、表示装置の解像度が1920×
1080、外部メモリ2の容量が16MByteならば、アドレスデ
コーダ131は"00000"というアドレスを、入力画像の解像
度が1920×1080、表示装置の解像度が720×480、外部メ
モリ2の容量が8MByteであれば、"00111"というアドレス
を生成する。上位2bitが入力画像解像度、次の2bitが表
示装置解像度、下位1bitがメモリ容量を表す。生成され
たアドレスはケース文字(a〜e)に変換され、ROM132へ渡
される。
【００３８】ROM132には図8に示される解像度変換倍率
の表が格納されており、この倍率が入力されたケース文
字により引き出され、それぞれの解像度変換倍率が解像
度縮小処理部10、解像度拡大処理部11及び12へ入力され
る。
【００３９】図8中のaのケースでは、16MByteの外部メ
モリ中に1920画素(水平)×1080画素(垂直)の画像3枚を
格納するのに必要な約9MByteが確保できるため、解像度
縮小処理部10及び解像度拡大処理部11、12は解像度変換
処理を行わない。表中のbのケースでは、画像データ3枚
分のメモリが確保できないため、解像度縮小処理部10に
おいて復号画像の水平解像度及び垂直解像度を1/2に縮
小し、解像度拡大処理部11及び12では解像度を2倍に拡
大して画像が符号化される前の解像度を復元する。この
ことにより、ケースbで復号画像の格納に必要なメモリ
容量は約2.2MByteに低減され、外部メモリ2の容量が8MB
yteの場合でも1920画素×1080画素の入力符号化画像の
復号が可能になる。
【００４０】同様に、ケースc、d、eにおいても、外部
メモリ容量・入力画像解像度・表示装置解像度に基づい
て解像度縮小処理部10、解像度拡大処理部11・12におけ
る解像度変換倍率が決定される。
【００４１】また、ケースbのように表示画像の解像度
が入力画像の解像度に比べて低い場合には、解像度縮小
処理及び拡大処理による画質の劣化はほとんど無視でき
るものとなる。このことから、本手段を用いた復号器
は、高解像度(1920画素×1080画素)表示装置で表示され
ることを目標とした大容量外部メモリを有する高級な復
号・表示装置と、低解像度(720画素×480画素)表示装置
で表示されることを目標とした小容量外部メモリを有す
る廉価な復号・表示装置の両方に構成要素として組み込
むことが可能となる。
【００４２】図9は本発明による高効率符号化画像デー
タの復号手段の第二の実施形態を表すブロック図であ
る。この実施形態では、接続される外部メモリ2の構成
は8MByte×2=16MByteであるとし、PinP、OSD、LBの各機
能を有する。また、OSD用画像として、表示装置の解像
度と同じ画像を、前述の通り書き込み用と読み出し用の
2枚格納する。
【００４３】本実施形態は、これらのアプリケーション
機能の動作に要する外部メモリ容量と、符号化画像の復
号処理に要するメモリ容量に基づいて、復号画像に対し
解像度縮小・及び拡大処理を施すことを特徴とする。図
９中において、15は解像度変換処理部、16は解像度変換
処理部、17は画像合成処理部、18はOSD機能処理部、25
は復号画像格納領域、26は副入力画像画像格納領域、27
はOSD用画像格納領域である。
【００４４】解像度拡大処理部12から出力された復号画
像は、解像度変換処理部15へ入力される。PinP機能で復
号画像が子画面になる場合や、LB機能のために復号画像
を縮小する場合には、復号画像は解像度変換処理部15で
解像度変換処理を受ける。その後、復号画像は復号画像
格納領域25へ格納され、画像を表示装置の一部に表示す
るための時間遅延後に読み出され画像合成処理部17へ送
られる。
【００４５】また、外部から入力された副入力画像は、
解像度変換処理部16において解像度変換処理を受け、そ
の後副入力画像格納領域26へ格納される。副入力画像格
納領域26へ副入力画像を書き込むタイミングと読み出す
タイミングを変えることにより、副入力画像のフレーム
レートを復号画像のフレームレートと一致させるタイミ
ング調整を行う。また、副入力画像がPinP機能の子画面
になる場合には、画像を表示装置の一部に表示するため
の時間遅延処理も同時に行う。
【００４６】画像合成処理部17は解像度変換処理部15か
ら復号画像を、解像度変換処理部16から副入力画像を入
力される。二つの画像のうち、子画面に当たる方をもう
一方の一部に挿入し、一つの画像としてOSD機能処理部1
8へ送る。
【００４７】OSD機能処理部18では、画像合成処理部17
から入力された画像に、OSD用画像格納領域27から読み
出したOSD用画像を上書きし、解像度変換処理部14へ送
る。OSD用画像は、あらかじめCPUによってOSD用画像格
納領域27に格納されている。
【００４８】最後に解像度変換処理部14は画像の解像度
を表示装置の解像度に変換し、D/Aコンバータに出力す
る。
【００４９】本実施形態における解像度変換制御部13の
ブロック図を図10に示す。本実施形態においても第一の
実施形態と同様に、解像度変換制御部13はVLD3やCPU36
から、図11の表に従って符号化された入力符号化画像及
び表示装置の解像度、PinP・OSD・LBの各機能の動作状
況、PinP機能で挿入される副入力画像の解像度を入力さ
れている。これらの符号をもとにアドレスデコーダ133
でアドレスを生成する。例えば、入力画像の解像度が19
20×1080、表示装置の解像度が1920×1080、PinP機能機
能の子画面の解像度が720×480、LB機能は動作せず、OS
D機能は動作する、の場合には、"00000101"というアド
レスを生成する。上位2bitが入力画像解像度を、次の2b
itが表示装置解像度を、次の2bitがPin子画面の解像度
を、次の1bitがLB機能の動作を、最後の1bitがOSD機能
の動作を表す。生成されたアドレスはケース文字(a〜o)
に変換され、ROM134へ渡される。ROM134内には図12に示
す解像度変換倍率の表が格納されており、この倍率が入
力されたケース文字により引き出され、それぞれの解像
度変換倍率が解像度縮小処理部10、解像度拡大処理部11
及び12へ入力される。
【００５０】図12中のaのケースでは、16MByteの外部メ
モリ中に1920画素(水平)×1080画素(垂直)の画像3枚を
格納するのに必要な約9MByteが確保できるため、解像度
縮小処理部10及び解像度拡大処理部11、12は解像度変換
処理を行わない。図12中のfのケースでは、OSD用画像を
格納するために約6MByteの外部メモリ容量が必要であ
る。これにESバッファ等の容量を足すと約9MByteになる
ため、16MByteの外部メモリ内に画像データ3枚分のメモ
リが確保できない。このため、解像度縮小処理部10にお
いて復号画像の水平方向解像度を1/2に縮小し、解像度
拡大処理部11及び12では水平方向解像度を2倍に拡大し
て画像が符号化される前の解像度を復元する。このこと
により、ケースfで復号画像の格納に必要なメモリ容量
は約4.4MByteに低減され、符号化画像の復号処理と同時
にアプリケーション機能を動作させることを可能にして
いる。
【００５１】同様に、ケースb、……、e、g、……にお
いても、アプリケーションの動作状況・入力画像解像度
・表示装置解像度に基づいて解像度縮小処理部10、解像
度拡大処理部11・12における解像度変換倍率が決定され
る。
【００５２】また、ケースbのように表示画像の解像度
が入力画像の解像度に比べて低い場合には、解像度縮小
処理及び拡大処理による画質の劣化はほとんど無視でき
るものとなる。このことから、本手段を用いた復号器
は、高解像度(1920画素×1080画素)表示装置で表示され
ることを目標とした大容量外部メモリを有する高級な復
号・表示装置と、低解像度(720画素×480画素)表示装置
で表示されることを目標とした小容量外部メモリを有す
る廉価な復号・表示装置の両方に構成要素として組み込
むことが可能となる。
【００５３】図13は本発明による高効率符号化画像デー
タの復号手段の第三の実施形態を表すブロック図であ
る。この実施形態は、復号器1の動作周波数と外部メモ
リ2との間のデータバス幅と、入力画像の解像度とフレ
ームレート、表示装置の解像度に基づき復号画像に対し
解像度縮小及び拡大処理を施すことを特徴とする。本実
施例では、復号器1の動作周波数は81MHzである。
【００５４】本実施形態における解像度変換制御部13の
ブロック図を図14に示す。本実施形態では、解像度変換
制御部13はVLD3やCPU36から、第一の実施形態と同様
に、入力符号化画像の解像度及びフレームレート、表示
装置の解像度、復号器1と外部メモリ2の間のデータバス
幅を符号化された形で入力されている。これらの符号を
もとにアドレスデコーダ135でアドレスを生成し、アド
レスから得られるケース文字(a〜e)をROM136へ渡す。RO
M136内には図15に示す解像度変換倍率の表が格納されて
おり、この倍率が入力されたケース文字により引き出さ
れ、それぞれの解像度変換倍率が解像度縮小処理部10、
解像度拡大処理部11及び12へ入力される。
【００５５】図15中のaのケースでは、バンド幅の許容
値は81MHz×8Byte=648MByte/秒である。このうち、ESバ
ッファ等への書き込み・読み出しで必要な分を除くと、
許容値は620MByte/秒程度になる。1920画素×1080画素
×30Hzの画像の復号に必要なバンド幅は約420MByte/秒
であるため、この場合には解像度縮小・変換処理は行わ
ない。bのケースでは、バンド幅の許容値は81MHz×4Byt
e=324MByte/秒であり、ESバッファへのアクセス等の分
を差し引くと許容値は290MByte程度になる。この場合、
1820画素×1080画素×30Hzの入力符号化画像の実時間復
号処理は不可能であるため、解像度縮小処理部10におい
て復号画像の水平解像度を1/2に縮小し、解像度拡大処
理部11及び12では水平解像度を2倍にして入力画像が符
号化される前の解像度を復元する。この結果、復号に必
要なバンド幅は約280MByte/秒に低減され、実時間内で
破綻することなく復号処理を実現できる。同様に、ケー
スc、d、eにおいても、データバス幅・入力画像解像度
及びフレームレート、表示装置解像度に基づいて解像度
縮小処理部10、解像度拡大処理部11・12における解像度
変換倍率が決定される。
【００５６】また、ケースbのように表示画像の解像度
が入力画像の解像度に比べて低い場合には、解像度縮小
処理及び拡大処理による画質の劣化はほとんど無視でき
るものとなる。このことから、本手段を用いた復号器
は、高解像度(1920画素×1080画素)表示装置で表示され
ることを目標とした大きなデータバス幅を有する外部メ
モリを搭載した高級な復号・表示装置と、低解像度(720
画素×480画素)表示装置で表示されることを目標とした
小さなデータバス幅を有する外部メモリを用いた廉価な
復号・表示装置の両方に構成要素として組み込むことが
可能となる。
【００５７】図16は本発明による高効率符号化画像デー
タの復号手段の第四の実施形態を表すブロック図であ
る。この実施形態は第二の実施形態と同様、接続される
外部メモリ2の構成は8MByte×2=16MByteであるとし、Pi
nP、OSD、LBの各機能を有する。また、OSD用画像とし
て、表示装置の解像度と同じ画像を、前述の通り書き込
み用と読み出し用の2枚格納する。
【００５８】本実施形態は、これらのアプリケーション
機能の動作に要するバンド幅と、符号化画像の復号処理
に要するバンド幅に基づいて、復号画像に対し解像度縮
小・及び拡大処理を施すことを特徴とする。本実施形態
では、復号器1の動作周波数は81MHzであり、外部メモリ
の構成は8M×2=16MByte、データバス幅は8Byteである。
よって、バンド幅の限界値は81MHz×8Byte=648MByte/秒
である。
【００５９】本実施形態における解像度変換制御部13の
ブロック図を図17に示す。本実施形態では第一の実施形
態と同様にして、解像度変換制御部13はVLD3やCPU36か
ら、入力画像の解像度やフレームレート、表示装置の解
像度、PinP・OSD・LBの各機能の動作状況、PinP機能で
挿入される副入力画像の解像度を入力されている。これ
らの符号をもとにアドレスデコーダ137でアドレスを生
成し、アドレスから得られるケース文字(a〜e)をROM138
へ渡す。
【００６０】ROM138内には図18に示す解像度変換倍率の
表が格納されており、この倍率が入力されたケース文字
により引き出され、それぞれの解像度変換倍率が解像度
縮小処理部10、解像度拡大処理部11及び12へ入力され
る。
【００６１】バンド幅の許容値648MByte/秒のうち、ES
バッファ等への書き込み・読み出しで必要な分を除く
と、許容値は620MByte/秒程度になる。図18中のaのケー
スでは、1920画素×1080画素×30Hzの画像の復号に必要
なバンド幅は約420MByte/秒であり、PinP機能のための
副入力画像の外部メモリ2への書き込み・読み出しに要
するバンド幅と合わせても約450MByte/秒程度であるた
め、この場合には解像度縮小・拡大処理は行わない。k
のケースでは、PinP機能のための子画面の外部メモリ2
への書き込みおよび呼び出しに要するバンド幅は約30MB
yte/秒、OSD用画像2枚を書き込み・読み出しするために
要するバンド幅は約178MByte/秒である。符号化画像の
復号に要するバンド幅と合計すると、必要バンド幅の和
は約630MByteになるため、実時間内の復号・表示処理は
不可能である。このため、解像度縮小処理部10において
復号画像の水平解像度を1/2に縮小し、解像度拡大処理
部11及び12では水平解像度を2倍に拡大して入力画像が
符号化される前の解像度を復元する。この結果、復号・
表示処理及びアプリケーション機能に必要なバンド幅は
約520MByte/秒に低減されるため、実時間内で破綻する
ことなく復号処理を行い、かつアプリケーション機能を
動作させることが可能になる。
【００６２】図19は、本発明の実施形態の第五の実施形
態である。この形態は、図1に示す第一の実施形態にお
いて、復号・表示装置は図1中の解像度変換制御部13に
あたる部分を持たず、外部から解像度変換制御命令を受
け取ることとした形態である。この場合、図8の表は外
部の制御部(CPUなど)が参照するROM(図中の37)やRAM(図
中の38)内に格納される。同様の形態が、図9、図13、図
16の各形態についても考えられる。
【００６３】また、図1、図9、図13、図16で示される解
像度変換制御機能を複合して有している形態も考えられ
る。この場合、解像度変換部15は外部メモリの構成・容
量、入力画像と表示画像の解像度、アプリケーション機
能の動作状況をパラメータとする制御用の表を内部に有
する。
【００６４】また、上記の実施形態では解像度縮小及び
拡大の倍率を1/2倍及び2倍とする制御を行っているが、
これ以外の倍率(1/3倍及び3倍、2/3倍及び3/2倍など)を
用いた制御を行っても本発明が有効であることは言うま
でもない。
【００６５】
【発明の効果】本発明により、以下のような効果が得ら
れる。
【００６６】MPEG2復号手段に外付けされる外部メモリ
の容量を低減することにより、安価な装置を実現できる
ことである。
【００６７】復号手段と外部メモリ間の単位時間あたり
のデータ転送量を低減することにより、高精細画像の実
時間内の復号処理及びPinPやOSDなどのアプリケーショ
ン機能の付加を可能とし、また、消費電力の抑制や開発
の簡便性を実現できることである。
【００６８】本発明の実施例から明らかであるように、
本復号手段を用いた復号・表示装置のユーザの表示装置
として高解像度表示装置と低解像度表示装置を想定した
場合、高解像度表示装置向けの大容量の外部メモリを用
いた高級復号・表示製品と、低解像度表示装置向けの小
容量外部メモリを用いた低級復号・表示装置とを単一の
装置で実現出来ることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の第一の実施形態の構成を示すブロック図
である。
【図２】入力符号化画像や表示装置の解像度の種類を示
す図である。
【図３】解像度縮小処理部10の構成を示すブロック図で
ある。
【図４】解像度拡大処理部11及び解像度拡大処理部12の
構成を示すブロック図である。
【図５】解像度変換処理部14の構成を示すブロック図で
ある。
【図６】発明の第一の実施形態における解像度変換制御
部13の構成を示すブロック図である。
【図７】発明の第一の実施形態において、VLD3やCPU36
が解像度変換制御部13に与える符号を示す図である。
【図８】発明の第一の実施形態において、解像度変換制
御部13が内部ROMに格納している、解像度変換倍率を指
示する図である。
【図９】発明の第二の実施形態の構成を示すブロック図
である。
【図１０】発明の第二の実施形態における解像度変換制
御部13の構成を示す図である。
【図１１】発明の第二の実施形態において、VLD3やCPU3
6が解像度変換制御部13に与える符号を示す図である。
【図１２】発明の第二の実施形態において、解像度変換
制御部13が内部ROMに格納している、解像度変換倍率を
指示する表である。
【図１３】発明の第三の実施形態の構成を示すブロック
図である。
【図１４】発明の第三の実施形態における解像度変換制
御部13の構成を示すブロック図である。
【図１５】発明の第三の実施形態において、解像度変換
制御部13が内部ROMに格納している、解像度変換倍率を
指示する表である。
【図１６】発明の第四の実施形態の構成を示すブロック
図である。
【図１７】発明の第四の実施形態における解像度変換制
御部13の構成を示すブロック図である。
【図１８】発明の第四の実施形態において、解像度変換
制御部13が内部ROMに格納している、解像度変換倍率を
指示する表である。
【図１９】発明の第五の実施形態の構成を示すブロック
図である。
【図２０】MPEG2符号化画像の一般的な復号・表示装置
の構成を示すブロック図である。
【図２１】ピクチャーインピクチャー(PinP)機能の概略
を示す図である。
【図２２】ピクチャーインピクチャー(PinP)機能の概略
を示す図である。
【図２３】オンスクリーンディスプレイ(OSD)機能の概
略を示す図である。
【図２４】レターボックス(LB)機能の概略を示す図であ
る。
【符号の説明】
1……復号・表示装置、2……外部メモリ、3……VLD、4
……IQ、5……IDCT、6……加算器、7……データバス、8
……メモリI/F、9……MC、10……解像度縮小処理部、11
……解像度拡大処理部、12……解像度拡大処理部、13…
…解像度変換制御部、14……解像度変換処理部、15……
解像度変換処理部、16……解像度変換処理部、17……画
像合成処理部、18……OSD機能処理部、21……ESバッフ
ァ、22……参照画像格納領域、23……参照画像格納領
域、24……Bフレーム格納領域、25……復号画像格納領
域、26……副入力画像格納領域、27……OSD用画像格納
領域、31……アンテナ、32……チューナ、33……デマル
チプレクサ、34……D/Aコンバータ、35……表示装置、3
6……CPU、37……ROM、38……RAM。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小味 弘典 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内 (72)発明者 奥 万寿男 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内 (72)発明者 鳥越 忍 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株 式会社日立製作所内 (72)発明者 田中 史 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株 式会社日立製作所内 (72)発明者 久永 正明 東京都小平市上水本町五丁目22番１号株式 会社日立超エル・エス・アイ・システムズ 内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】符号化画像を復号する復号装置において、 復号時に解像度縮小処理を行う解像度縮小手段と、 該解像度縮小手段によって解像度縮小処理を施された復
    号画像データを格納するメモリ手段と、 該解像度縮小手段で解像度縮小処理された画像データを
    該メモリ手段から読み出し、解像度拡大処理を行って縮
    小処理前の解像度に拡大する解像度拡大手段と、 該メモリ手段のメモリ容量と、符号化画像の復号の際に
    復号画像の解像度から決定されるところの前記メモリ手
    段に格納するために要するメモリ容量とに基づき、該解
    像度縮小手段の縮小処理及び該解像度拡大手段の拡大処
    理を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする符号
    化画像の復号装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の符号化画像の復号装置に
    おいて、該制御手段は、符号化画像の復号の際に復号画
    像を前記メモリ手段に格納するために要するメモリ容量
    と、復号装置から表示装置に出力される復号画像の解像
    度とに基づき、該解像度縮小手段の縮小処理及び該解像
    度拡大手段の拡大処理を制御することを特徴とする符号
    化画像の復号装置。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の符号化画像の復号装置に
    おいて、更に、該符号化画像とは別に入力される副入力
    画像入力手段と、該符号化画像を復号した画像と副入力
    画像の出力時の同期を一致させるために副入力画像を前
    記メモリ手段に格納する手段とを有し、 該制御手段は、符号化画像の復号の際に復号画像を前記
    メモリ手段に格納するために要するメモリ容量と、該副
    入力画像を該メモリ手段に格納するために要するメモリ
    容量の合計に基づき、該解像度縮小手段の縮小処理及び
    該解像度拡大手段の拡大処理を制御することを特徴とす
    る符号化画像の復号装置。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の符号化画像の復号装置に
    おいて、更に、該副入力画像の解像度を縮小に変換させ
    る解像度変換手段と、該解像度変換手段の縮小処理によ
    って解像度を縮小された副入力画像を該メモリ手段に格
    納する格納手段と、該格納手段で該メモリ手段に格納さ
    れた該副入力画像を表示装置の一部に出力するために時
    間遅延させて読み出す手段を有し、 該制御手段は、符号化画像の復号の際に復号画像を該メ
    モリ手段に格納するために要するメモリ容量と、該解像
    度縮小処理を施された副入力画像を格納するために要す
    るメモリ容量の合計に基づき、該解像度縮小手段の縮小
    処理及び該解像度拡大手段の拡大処理を制御することを
    特徴とする符号化画像の復号装置。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の符号化画像の復号装置に
    おいて、更に、該解像度拡大手段による復号後の画像の
    解像度を縮小に変換させる解像度変換手段と、該解像度
    変換手段によって解像度を縮小された復号画像を前記メ
    モリ手段に格納する手段と、該格納手段で前記メモリ手
    段に格納された画像データを時間遅延させて読み出す手
    段を有し、 該制御手段は、符号化画像の復号の際に復号画像を前記
    メモリ手段に格納するために要するメモリ容量と、該解
    像度縮小処理を施された画像を格納するために要するメ
    モリ容量の合計に基づき、該解像度縮小手段の縮小処理
    及び該解像度拡大手段の拡大処理を制御することを特徴
    とする符号化画像の復号装置。
  6. 【請求項６】請求項１に記載の符号化画像の復号装置に
    おいて、更に、符号化画像の番組案内や字幕・チャンネ
    ル番号などを復号画像に挿入して表示装置に出力する出
    力機能手段を有し、 該符号化画像の復号の際に復号画像を該メモリ手段に格
    納するために要するメモリ容量と、出力機能手段で復号
    画像に挿入される画像を該メモリ手段に格納するための
    メモリ容量に基づいて、該解像度縮小手段の縮小処理及
    び該解像度拡大手段の拡大処理を制御することを特徴と
    する符号化画像の復号装置。
  7. 【請求項７】符号化画像を復号する復号装置において、 復号時に解像度縮小処理を行う解像度縮小手段と、 該解像度縮小手段によって解像度縮小処理を施された復
    号画像データを格納するメモリ手段と、 該解像度縮小手段で解像度縮小処理された画像データを
    該メモリ手段から読み出し、解像度拡大処理を行って縮
    小処理前の解像度に拡大する解像度拡大手段と、 該復号装置と該メモリ手段の間の1秒あたりのデータ転
    送量(バンド幅)の限界値と、符号化画像の解像度と1秒
    あたりのフレーム数(フレームレート)から導かれる符号
    化画像の復号の際に復号画像を該メモリ手段に格納し読
    み出すために要するバンド幅に基づき、該解像度縮小手
    段の縮小処理及び該解像度拡大手段の拡大処理を制御す
    る制御手段とを備えたことを特徴とする符号化画像の復
    号装置。
  8. 【請求項８】請求項７に記載の符号化画像の復号装置に
    おいて、該制御手段は、符号化画像の解像度とフレーム
    レートから導かれる符号化画像の復号の際に復号画像を
    前記メモリ手段に格納し読み出すために要するバンド幅
    と、表示装置に出力される復号画像の解像度に基づき該
    解像度縮小手段の縮小処理及び該解像度拡大手段の拡大
    処理を制御することを特徴とする符号化画像の復号装
    置。
  9. 【請求項９】請求項７に記載の符号化画像の復号装置に
    おいて、更に、該符号化画像とは別に入力される副入力
    画像入力手段と、該符号化画像を復号した画像と副入力
    画像の出力時の同期を一致させるために副入力画像を前
    記メモリ手段に格納する手段とを有し、 該制御手段は、符号化画像の解像度とフレームレートか
    ら導かれる符号化画像の復号の際に復号画像を該メモリ
    手段に格納し読み出すために要するバンド幅と、符号化
    画像を復号した画像と副入力画像の出力時の同期の一致
    のために副入力画像を該メモリ手段に格納し読み出すた
    めに要するバンド幅に基づき、該解像度縮小手段の縮小
    処理及び該解像度拡大手段の拡大処理を制御することを
    特徴とする符号化画像の復号装置。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載の符号化画像の復号装置
    において、更に、前記副入力画像の解像度を縮小に変換
    させる解像度変換手段と、該解像度変換処理によって解
    像度を縮小された副入力画像を前記メモリ手段に格納す
    る手段と、該格納手段で該メモリ手段に格納された副入
    力画像を時間遅延させて読み出す手段を有し、 該制御手段は、符号化画像の解像度とフレームレートか
    ら導かれる符号化画像の復号の際に復号画像を該メモリ
    手段に格納し読み出すために要するバンド幅と、該解像
    度縮小処理を施された副入力画像を該メモリ手段に格納
    し読み出すために要するバンド幅の合計に基づき、該解
    像度縮小手段の縮小処理及び該解像度拡大手段の拡大処
    理を制御することを特徴とする符号化画像の復号装置。
  11. 【請求項１１】請求項７に記載の符号化画像の復号装置
    において、更に、復号後の画像の解像度を縮小に変換さ
    せる解像度変換手段と、該解像度変換手段によって解像
    度を縮小された復号画像を該メモリ手段に格納する格納
    手段と、該格納手段で該メモリ手段に格納された復号画
    像を時間遅延させて読み出す手段を有し、 該制御手段は、符号化画像の解像度とフレームレートか
    ら導かれる符号化画像の復号の際に復号画像を該メモリ
    手段に格納し読み出すために要するバンド幅と、該解像
    度縮小処理を施された画像を該メモリ手段に格納し読み
    出すために要するバンド幅に基づき、該解像度縮小手段
    の縮小処理及び該解像度拡大手段の拡大処理を制御する
    ことを特徴とする符号化画像の復号装置。
  12. 【請求項１２】請求項７に記載の符号化画像の復号装置
    において、更に、符号化画像の番組案内や字幕・チャン
    ネル番号などを復号画像に挿入して表示装置に出力する
    出力機能手段を有し、 該制御手段は、符号化画像の復号の際に復号画像を該メ
    モリ手段に格納し読み出すために要するバンド幅と、該
    出力機能手段で復号画像に挿入される画像を該メモリ手
    段に格納し読み出すために必要なバンド幅に基づいて、
    該解像度縮小手段の縮小処理及び該解像度拡大手段の拡
    大処理を制御することを特徴とする符号化画像の復号装
    置。
  13. 【請求項１３】請求項１または請求項２または請求項３
    または請求項４または請求項５または請求項６または請
    求項７または請求項８または請求項９または請求項１０
    に記載された復号装置と、該復号装置によって復号され
    た画像を表示する表示手段を備えたことを特徴とする画
    像表示装置。
JP10079298A 1998-04-13 1998-04-13 符号化画像の復号装置及び画像表示装置 Withdrawn JPH11298892A (ja)

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JP10079298A JPH11298892A (ja) 1998-04-13 1998-04-13 符号化画像の復号装置及び画像表示装置

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